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鈰-穩(wěn)定的氧化鋯（Ce_1-xZr_xO_y, CZO）具有優(yōu)異的儲(chǔ)氧能力（OSC），長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為有利于催化氧化反應(yīng)的關(guān)鍵性質(zhì)。然而，與Ce含量較高但OSC含量較低的CZO相比，含Ce 50%且OSC含量最高的CZO在催化氧化反應(yīng)中的表現(xiàn)不足。

基于此，復(fù)旦大學(xué)劉智攀教授和商城教授等人報(bào)道了采用基于全局神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（G-NN）的勢(shì)能面探測(cè)方法，建立了CZO體結(jié)構(gòu)的第一個(gè)三元相圖，確定了CZO在典型合成條件下熱力學(xué)穩(wěn)定的三種臨界成分，即含Ce量為50%、60%和80%的CZO。

含Ce 50%的CZO雖然具有最高的OSC，但其O空位（O_v）擴(kuò)散速率最低。60% Ce-CZO雖然鹽含量較低（與50% Ce-CZO相比，鹽含量為33.3%），但O_v擴(kuò)散能力最高，具有最高的CO氧化催化性能。

通過(guò)DFT計(jì)算，作者發(fā)現(xiàn)由SSW-NN確定的GM結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)相同。R-CZ50具有Ce 8-配位和Zr 6-配位，其中所有氧空位（O_v）都位于四個(gè)Zr陽(yáng)離子形成的四面體空洞上（Ov(4Zr)）。

O有三種類型，即O(4Zr)與四個(gè)Zr原子配位、O(4Ce)與四個(gè)Ce原子配位，O(2Ce2Zr)與兩個(gè)Zr和兩個(gè)Ce原子配位。通過(guò)填充所有O_v，R-CZ50隨后被氧化為O-CZ50，保留立方晶格。

與CZ50（SSW的GM）相比，O-CZ50不穩(wěn)定。CZ50含有分離的ZrO₂和CeO₂相（混合相），粘在一個(gè)24個(gè)原子的超級(jí)單體中。CZ50和O-CZ50的RDFs Ce-Ce、Zr-Zr和Ce-Zr相似，第一個(gè)峰為~3.8 ?，第二個(gè)峰為~5.3 ?，第三個(gè)峰為~6.5 ?，而在O-CZ50中，Ce(Zr)-?Ce(Zr)在~3.8 ?處的RDF強(qiáng)度相等，表明在O-CZ50存在下陽(yáng)離子的混合非常有序。

Abundance of Low-Energy Oxygen Vacancy Pairs Dictates the Catalytic Performance of Cerium-Stabilized Zirconia. J. Am. Chem. Soc., 2024, DOI: /10.1021/jacs.4c01285

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?復(fù)旦劉智攀/商城JACS：低能氧空位對(duì)CZO催化性能的影響

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